НОВОСТИ |
Что такое озоновая дыра и чем она опасна. Последствия озоновых дырЧем опасны «озоновые дыры»? | Климат и погодаЖурнал: Тайны Вселенной №10(120), 2017 годРубрика: КлиматАвтор: Евгений Попов Первые тревожные звоночки
Знаете ли вы что…Основные выбросы фреонов происходят в Северном полушарии, а наиболее интенсивное истощение озонового слоя наблюдается над Антарктикой. Почему? Оказывается, фреоны хорошо перемещаются в слоях тропосферы и стратосферы, а срок их «жизни» исчисляется годами. Ветер разносит фреоны по всей атмосфере, в том числе и в Антарктику.Губительный ультрафиолетВпервые сведения об уменьшении содержания озона в атмосфере были получены ещё в 1985 году. Специалисты по исследованию атмосферы из Британской Антарктической службы установили, что содержание озона в атмосфере над станцией Халли-Бей в Антарктиде уменьшилось на 40% в период с 1977 по 1984 гг. Позже это подтвердили другие исследователи, показавшие, что область пониженной концентрации озона простирается за пределы Антарктиды и охватывает слой от 12 до 24 км, что составляет значительную часть нижней части стратосферы. Это явление получило название «озоновая дыра». Также, в начале 1980-х гг., метеоспутник «Нимбус-7» обнаружил похожую дыру в Арктике; правда, значительно меньшую по площади. Уменьшение содержания озона в ней было не очень большим, всего лишь 9%. Однако в последующий период с 1979 по 1990 гг. Содержание озона над Арктикой снизилось ещё на 5%.Такая значительная потеря озона представляет собой серьёзную опасность для человечества. Снижение концентрации озона на 1% может привести к увеличению интенсивности жёсткого ультрафиолетового излучения на поверхности Земли в среднем на 2%. На живые организмы ультрафиолет действует как ионизирующее излучение. Но в отличие от последнего он не способен проникать глубоко в ткани и поражает только поверхностные органы. Однако энергии ультрафиолета достаточно для разрушения ДНК и других органических молекул. Ультрафиолетовые лучи способны привести к возникновению раковых заболеваний кожи, например быстротекущей злокачественной ме-ланомы. Они способны вызвать катаракту и иммунную недостаточность, не говоря об ожогах кожи и роговицы глаз. Ультрафиолет представляет опасность как для животных, так и для растений. Особенно страдают от него морские экосистемы, потому что это излучение плохо поглощается водой. Опасный фреонПредположения об угрозе разрушения озонового слоя высказывались ещё в конце 1960-х годов. Экологи были встревожены той опасностью, которую представляли водяной пар и оксиды азота (NOx), остающиеся в результате выбросов реактивными двигателями сверхзвуковых самолётов и ракет на высоте 20-25 км. Ведь именно на этой высоте и располагается защитный слой озона, препятствующий проникновению жёсткого ультрафиолетового излучения на поверхность Земли.В 1974 году исследователи пришли к выводу, что вызывать разрушение озонового слоя могут и специальные вещества — хлорфторуглероды (ХФУ). К этим соединениями относятся фреоны — которые на поверхности Земли химически инертны. Фреоны уже более 60 лет используются в качестве хладагентов в холодильниках и кондиционерах, они применяются как пропелленты для аэрозольных смесей (в бытовых аэрозольных баллончиках), а также в качестве пенообразующих агентов в огнетушителях. Применяются они и как очистители для электронных приборов, при химической чистке одежды, при производстве пенопластиков. Фреон, который выбрасывается в атмосферу, поднимается в верхние слои и разрушается там под влиянием ультрафиолетовых лучей. Вещество распадается на отдельные компоненты, которые обладают высокой реакционной способностью. Особенно опасен' атомарный хлор. В результате фотохимического разложения фреона в стратосфере ион хлора способствует разрушению озона. Таким образом, с помощью ХФУ хлор с поверхности Земли через тропосферу и нижние слои атмосферы переносится в стратосферу. Попав в верхние слои атмосферы менее инертные соединения хлора разрушаются в слое, где находится основное количество озона. Остатки молекул фреона оказывают губительное действие на слой атмосферного озона. На сегодня ХФУ уже разрушили от 3 до 5% озонового слоя атмосферы. Особенную опасность представляет тот факт, что попавший в озоновый слой хлор выступает в роли катализатора процесса разрушения озона, при этом количество самого хлора не уменьшается. По расчётам, один атом хлора может разрушить до 100000 молекул озона, до того как он дезактивируется или вернётся в тропосферу. Сейчас в атмосферу выбрасываются миллионы тонн ХФУ, однако даже в случае полного прекращения производства и использования этих веществ не стоит ожидать немедленного прекращения разрушения озонового слоя. Деструктивный процесс будет продолжаться ещё несколько десятилетий. Смертельные последствияУменьшение плотности озонового щита планеты влечёт за собой снижение урожайности сельскохозяйственных культур и продуктивности животноводства. Произойдёт резкое снижение улова рыбы. Медики отметят рост заболеваемости людей раком кожи.Что же произойдёт, если концентрация озонового слоя упадёт на 50%? Количество УФ-радиации, обрушивающееся на поверхность Земли, в этом случае увеличится в 10 раз, что окажет губительное влияние на все живые организмы. Полное же разрушение озонового слоя приведёт к вспышкам раковых заболеваний кожи, уничтожению планктона, а также к мутации растений и животных. Для того чтобы предотвратить дальнейшее разрушение озонового экрана, Международным сообществом был принят ряд мер, направленных на снижение интенсивности этого губительного процесса. В 1977 году в Программе ООН по окружающей среде был принят план действий, необходимых для прекращения разрушения озонового слоя. В 1985 году в Вене прошла конференция, которая утвердила Конвенцию по охране озонового слоя. В результате был составлен список веществ, которые отрицательно влияют на него. Было принято решение о взаимном информировании всех государств о том, где эти вещества производятся и используются.Решающее событие произошло в 1987 году, когда был подписан Монреальский протокол, установивший необходимость контроля над производством и использованием фреонов. Большинство стран, в том числе и Россия, подписали данный документ. В соответствии с ним, уже к 2010 должно было быть прекращено производство фреонов, однако основные положения протокола не выполняются и по настоящее время. Размеры же озоновой дыры над Арктикой достигли уже 2 млн. кв. км. Однако остаётся открытым вопрос — растёт ли она только за счёт антропогенных факторов или играют роль ещё какие-то причины? В любом случае, на сегодня вероятность разрушения защитного экрана Земли по прежнему остаётся одной из главных опасностей, угрожающих человечеству в ближайшем будущем. www.bagira.guru Что такое «парниковый эффект» и «озоновая дыра» Причины этих явлений.Природопользование Что такое «парниковый эффект» и «озоновая дыра» Причины этих явлений. ПАРНИКОВЫЙ ЭФФЕКТ- (оранжерейный эффект) в атмосферах планет, нагрев внутренних слоев атмосферы (Земли, Венеры и других планет с плотными атмосферами), обусловленный прозрачностью атмосферы для основной части излучения Солнца (в оптическом диапазоне) и поглощением атмосферой основной (инфракрасной) части теплового излучения поверхности планеты, нагретой Солнцем. В атмосфере Земли излучение поглощается молекулами Н2О, СО2, О3 и др. Парниковый эффект повышает среднюю температуру планеты, смягчает различия между дневными и ночными температурами. В результате антропогенных воздействий содержание СО2 (и других газов, поглощающих в инфракрасном диапазоне) в атмосфере Земли постепенно возрастает. Не исключено, что усиление парникового эффекта в результате этого процесса может привести к глобальным изменениям климата Земли.
ОЗОНОВАЯ ДЫРА- разрыв озоносферы (диаметром св. 1000 км), возникший над Антарктидой и перемещающийся в населенные районы Австралии. Озоновая дыра возникла предположительно в результате антропогенных воздействий, в т. ч. широкого использования в промышленности и быту хлорсодержащих хладонов (фреонов), разрушающих озоновый слой. Озоновая дыра представляет опасность для живых организмов, поскольку озоновый слой защищает поверхность Земли от чрезмерных доз ультрафиолетового излучения Солнца. В 1985 принята Венская конвенция об охране озонового слоя, в 1987 - Монреальский протокол. Озоновая дыра была обнаружена английским исследователем Дж. Фарманом в 1985. В 1992 озоновая дыра открыта также над Арктикой.
Причины возникновения и их последствия. Атмосфера является одним из необходимых условий возникновения и существования жизни на Земле. Она участвует в формировании климата на планете, регулирует ее тепловой режим, способствует перераспределению тепла у поверхности. Бытовым примером парникового эффекта может послужить нагревание изнутри автомобиля, когда он стоит на солнце с закрытыми окнами. Причина здесь в том, что солнечный свет проникает через окна и поглощается сидениями и другими предметами в салоне. При этом световая энергия переходит в тепловую, предметы нагреваются и выделяют тепло в виде инфракрасного, или теплового, излучения. В отличие от света оно не проникает сквозь стёкла наружу, то есть улавливается внутри автомобиля. За счёт этого повышается температура. То же самое происходит и в парниках, откуда и пошло само название этого эффекта – парниковый эффект (или оранжерейный эффект). В глобальном масштабе роль стекла играет углекислый газ. Часть световой энергии солнца проникает сквозь атмосферу, поглощается поверхностью земли, преобразуется в её тепловую энергию, и выделяется в виде инфракрасного излучения. Однако углекислый газ и некоторые другие газы, в отличие от других природных элементов атмосферы, его поглощают. При этом он нагревается и в свою очередь нагревает атмосферу в целом. Значит, чем больше в ней углекислого газа, тем больше инфракрасных лучей будет поглощено и тем теплее она станет. Значительно усугубляют проблему некоторые другие (кроме CO2) газы, выбрасываемые человеком в атмосферу, особенно метан, хлорфторуглероды и оксиды азота, поглощающие инфракрасное излучение в 50-100 раз сильнее, чем углекислый газ. Следовательно, хотя их содержание в воздухе значительно ниже, они влияют на температурный режим планеты почти так же, как он. К очевидным причинам возникновения «парникового эффекта» можно отнести и сведение лесов, т.к. именно они чуть ли не единственные являются поглотителями углекислого газа. Температура и климат, к которому мы привыкли, обеспечиваются концентрацией углекислого газа в атмосфере на уровне 0,03%. Теперь мы увеличиваем эту концентрацию, и намечается тенденция к потеплению климата. На первый взгляд оно кажется умеренным, однако дальнейший рост окружающей температуры может оказаться катастрофическим. Обеспокоенные ученые еще несколько лет назад предупреждали человечество об усилении парникового эффекта и угрозе глобального потепления. Теперь это становиться явью, достаточно посмотреть сообщения СМИ. Страшная жара в Европе в последние два года наносит вред не только природе, но и уносит жизни людей. Климат стал сильно меняться. Всвязи, кажется пока незначительным потеплением на земле, идет таяние ледников, в следствии чего поднимается уровень мирового океана. Ученые прогнозируют затопление многих прибрежных районов. От этого сильно пострадают люди, т.к. именно эти районы наиболее населены, более удобны для жизни. Некоторые островные государства через 50 лет вообще останутся только на картах. Но не стоит думать, что если вы живете в глубинке, то вас это не касается. Различная температура на полюсах и экваторе – основная движущая сила циркуляции атмосферы. Более сильное потепление на полюсах приведёт к её ослаблению. Это изменит картину циркуляции атмосферы, а значит, и распределение осадков. В некоторых случаях их количество, вероятно, увеличится, а в других уменьшится, и никто не может сказать, что дожди будут идти там, где они необходимы, а где их избыток- их станет меньше. Ещё одним вредным последствием выброса парниковых газов в атмосферу является разрушение ими озонового слоя – своеобразного щита от «жёстких» солнечных лучей. Дело в том, что наряду с видимым светом Солнце излучает ультрафиолетовые волны. Ультрафиолетовое излучение похоже на световое, но длина его волн несколько короче, чем у фиолетовых волн, самых коротковолновых из воспринимаемых глазом человека. Хотя ультрафиолетовые лучи невидимы, они обладают большей энергией, чем видимые. Проникая сквозь атмосферу и поглощаясь тканями живых организмов, они разрушают молекулы белков и ДНК. Именно это происходит, когда вы загораете. Если бы всё ультрафиолетовое излучение, попадающее на верхние слои атмосферы, достигало поверхности Земли, то вряд ли на ней сохранилась бы жизнь; все растения и животные просто «зажарились» бы. Даже небольшая, доступная нам часть этого количества (менее 1%) вызывает загар, ожоги кожи и как следствие рак! Мы защищены от агрессивного воздействия ультрафиолетового излучения, так как большая его часть (свыше 99%) поглощается слоем озона в стратосфере на высоте около 25 километров от поверхности земли. Этот слой обычно называют озоновым экраном. Необходимость его сохранения не требует доказательств. Однако некоторые антропогенные вещества, в частности парниковые газы, его разрушают. Как формируется озоновый слой? Интересно, что озон в стратосфере – это продукт воздействия самого ультрафиолета (УФ) на молекулы кислорода (О2). В результате некоторые из них распадаются на свободные атомы, а те в свою очередь могут присоединяться к другим молекулам кислорода с образованием озона (О3). Однако весь кислород не превращается в озон, так как свободные атомы О, реагируя с молекулами озона, дают две молекулы О2. Таким образом, количество озона в стратосфере не статично; оно представляет собой результат равновесия между этими двумя реакциями. Однако в 1970-е годы учёные предположили, что свободные атомы хлора катализируют процесс разделения озона. А люди ежегодно пополняют состав атмосферы свободным хлором и прочими вредными веществами. Причём относительно небольшое их количество может наносить значительный ущерб озоновому экрану, и это влияние буде продолжаться неопределённо долго, так как атомы хлора, например, покидают стратосферу очень медленно. Источники атомов хлора, поступающих в атмосферу. Большая часть хлора, используемая на земле, например, для очистки воды, представлена его растворимыми в воде соединениями ионами. Следовательно, ни вымываются из атмосферы осадками задолго до того, как попасть в стратосферу. Хлорфторуглероды (ХФУ) очень летучи и нерасворимы в воде. Следовательно, они не вымываются из атмосферы и, продолжая распространяться в ней, достигают стратосферы. Там они могут разлагаться, высвобождая атомарный хлор, который собственно и разрушает озон. Таким образом, ХФУ наносят ущерб, выступая в роли переносчиков атомов хлора в стратосферу. Хлорфторуглероды относительно инертны химически, негорючи и ядовиты. Более того, будучи газами при комнатной температуре, они ожигаются при небольшом давлении в выделением тепла, а испаряясь, вновь его поглощают и охлаждаются. Эти свойства позволили применять их в следующих целях. \ Хлорфторуглероды используются практически во всех холодильниках, кондиционерах воздуха и тепловых насосах как хлорагенты. Поскольку эти приспособления рано или поздно ломаются и выбрасываются, содержащиеся в них ХФУ обычно попадают в атмосферу. \ Вторая важнейшая область их применения – производство пористых пластмасс. ХФУ подмешивают в жидкие пластмассы при повышенном давлении (они растворимы в органических веществах). Когда давление понижают, они вспенивают пластмассу, как углекислый газ вспенивает содовую воду. И при этом улетучиваются в атмосферу. \ Третья основная область их применения – электронная промышленность, а именно очистка компьютерных микросхем, которая должна быть весьма тщательной. И опять же, хлорфторуглероды попадают в атмосферу. Наконец, в большинстве стран, кроме США их, до сих пор используют как носители в аэрозольных баллончиках, которые распыляют их в воздухе. Вскоре после появления гипотезы о связи ХФУ с озоном, в некоторых развитых странах запретили их использование в аэрозольных баллончиках, но подавляющее большинство стран их примеру не последовало. Не отказались и от использования ХФУ в других целях. А ведь если бы «озоновая дыра» возникла не над полюсом, а в другом месте воздействие УФ привело бы к катастрофе. Теперь, когда озоновая дыра открыта и над Арктикой- это усугубляет проблему, т.к. там гораздо больше организмов, которые могут пострадать. Расширение у «углубление» «озоновых дыр» над полюсами чревато значительными потерями морского фитопланктона. А это сильно повлияет на животных, данной среды обитания, поскольку это основа всех пищевых цепей данных регионов и так же источник кислорода. К тому же это повлечет за собой разрежение озонового слоя над всей планетой, что совершенно недопустимо.
Заключение. Для борьбы за сохранение озонового экрана созывались множество различных конференций и симпозиумов, в результате которых были достигнуты определённые соглашения в области сокращения вредных производств, которые уже дают результат: 25 октября 2005 Озоновая дыра над Антарктикой прекратила растиПоследние измерения озоновой над Антарктидой, достигшей угрожающей площади в 29 миллионов квадратных километров в начале двадцать первого века, дают оптимистичный прогноз. За два прошлых года площадь сократилась и на данный момент составляет 26,9 миллионов квадратных километров. Эксперты WMO (Всемирной Метеорологической Организации) – в частности, норвежец Геир Браатен, - утверждают, что это лишь начало процесса репарации (восстановления) озонового слоя. После того, как были приняты международные соглашения, запрещающие производство и использование фреонов, содержание в верхних слоях атмосферы свободных радикалов хлора и брома, опасных для озонового слоя, стало постепенно сокращаться. Человечество вовремя осознало свою ошибку, и теперь остается лишь ждать, когда все озоновые дыры планеты начнут затягиваться. По оценкам экспертов, существующая в данный момент динамика позволяет прогнозировать полную репарацию к 2040-му году.
Полностью же остановить потепление невозможно – тем более, что оно совпало с природным циклом потепления, которое тоже происходит сейчас. Но предельно минимизировать процесс – вещь вполне реальная, и в мире много делается для этого. Например, сокращения выбросов "парниковых" газов можно достигнуть за счет повышения эффективности использования энергоресурсов, сокращения утечек тепла и топлива, технического перевооружения энергетического комплекса, перехода на более безопасные виды топлива (например, с мазута на газ). За счет замедления расходования ископаемого топлива - ресурса, как известно, принципиально невозобновимого. За счет развития альтернативных, экологически чистых технологий получения энергии. Все это, в общем-то, все равно надо так или иначе делать, и даже если в итоге выяснится, что принятые меры не оказали никакого влияния на процесс глобального потепления, польза от них все равно превысит понесенные убытки. Как говорится, не догоним - так хоть согреемся.
Источники: krasgmu.net Озоновые дыры - причины и последствияОзоновой дырой считается локальное падение в озоновом слое Земли концентрации озона. Изначально специалисты предположили, что концентрация озона имеет свойство меняться из-за частиц, которые выбрасываются при любом атомном взрыве. Виновниками длительное время считали высотные самолеты и полеты космических кораблей. Однако в ходе многочисленных исследований и опытов было доказано, что содержание озона может качественно варьироваться также из-за определенных естественных загрязнителей воздушной среды, содержащих азот. Основные причины появления озоновых дыр Давно уже установлено, что основное количество природного озона содержится на высоте от 15 до 50 километров над поверхностью Земли – в стратосфере. Наибольшую пользу озон приносит, поглощая значительное количество ультрафиолетового солнечного излучения, которое иначе оказалось бы губительным для живых организмов на нашей планете. Снижение концентрации озона в определенном месте может быть обусловлено загрязнениями воздушной среды двух типов. К ним можно отнести: В мантии Земли постоянно осуществляются процессы дегазации, вследствие которых выделяются самые разные органические соединения. Порождать такие виды газов могут грязевые вулканы и гидротермальные источники.
Кроме того, в земной коре расположены определенные газы, находящиеся в свободном состоянии. Часть их способна достигать земной поверхности и через трещины диффундировать в атмосферу. Поэтому приземной воздух над нефтегазоносными бассейнами зачастую содержит повышенный уровень метана. Эти виды загрязнений можно отнести к естественным – происходящим в связи с природными явлениями. Антропогенные загрязнения воздушной среды могут быть вызваны запусками сверхзвуковых самолетов и ракет. Также большое количество самых разных химических соединений выделяется в атмосферу в процессе добывания многочисленных ископаемых из недр земли.
Немалую роль в загрязнении атмосферы играют и большие промышленные города, являющиеся своеобразными антропогенными источниками. Воздушные массы в подобных местностях загрязняются посредством обширного потока автомобильного транспорта, а также из-за выбросов разных промышленных предприятий. История открытия озоновых дыр в атмосфере Впервые озоновую дыру обнаружила в 1985 году группа ученых из Великобритании во главе с Джо Фарменом (Joe Farman). Диаметр дыры был более 1000 километров, а находилась она над Антарктидой – в Южном полушарии. Возникая ежегодно в августе, данная озоновая дыра исчезала в период с декабря по январь.
1992 год ознаменовался для ученых тем, что уже над Северным полушарием в Антарктике образовалась еще одна озоновая дыра, с гораздо меньшим диаметром. А в 2008 году диаметр первого обнаруженного в Антарктиде озонового явления достиг максимальных рекордных размеров – 27-ми миллионов квадратных километров. Возможные последствия расширения озоновых дыр Так как озоновый слой призван защищать поверхность нашей планеты от переизбытка ультрафиолетового солнечного излучения, то озоновые дыры можно считать реально опасным для живых организмов явлением. Снижение озонового слоя значительно увеличивает поток солнечной радиации, что может влиять на резкий рост числа раковых кожных заболеваний. Не менее губительно появление озоновых дыр для растений и животных на Земле. Благодаря вниманию общественности, в 1985 году приняли Венскую конвенцию об охране озонового слоя. Затем имел место так называемый Монреальский протокол, принятый в 1987 году и определяющий список самых опасных хлорфторуглеродов. Тогда же страны-производители указанных загрязнителей атмосферы обязались ограничить их выпуск, а к 2000 году – прекратить совсем. По материалам: "sciencedebate2008.com"news-rus.info Как влияют озоновые дыры на человекаВ 1980-х годах было сделано малоприятное открытие – над Антарктидой обнаружили дыру в озоновом слое. И тогда все задумались, а что разрушает его? И пришли к выводу, одной из причин являются хлорфторуглероды, содержащиеся в искусственных соединениях, которые используют в промышленности и быту. Стали регулировать производство таких веществ, нашли им достойные альтернативы. Хотя отметим, что не все ученые списывают появление озоновой дыры целиком на загрязняющую атмосферу деятельность людей. Кто-то придерживается мнения, что повинен во всем естественный геоастрофизический процесс, неподвластный человеку. Однако остановимся не на причинах, а на последствиях. Почему озоновая дыра так пугает ученых? Изменение климата заказывали?
Ученые канадского Центра моделирования и анализа климата и Колумбийского университета, на основе анализа данных об озоновой дыре и моделирования изменений климата, пришли к выводу, что климатические изменения в южном полушарии могут быть обусловлены именно утончением озонового слоя. И объяснение их вполне логичное: озоновый «щит» имеет пробоину, солнечные лучи ничего не останавливает, они прогревают нижний слой атмосферы над Антарктидой, как результат – циклоны, сильные ливни в тропических областях, а зона засухи перемещается южнее. Вот такая несложная цепочка, а в результате — климат Австралии изменился, из-за этого последнее время государство (читай, население) страдает от сильной засухи. Ультрафиолет и его влияние на здоровье человекаСтало суше и жарче – не беда. Так, обязательно кто-то скажет, кто живет по принципу «после меня – хоть потоп». Даже тех, кого не интересует будущее потомков, волнует свое здоровье. А разрушение озонового слоя, дыры в нем оказывают непосредственное влияние на самочувствие человека, ведь преграда между нами, людьми, и солнечными лучами исчезает. С одной стороны, солнечный свет полезен: ультрафиолетовое излучение способствует синтезу витамина D в человеческом организме, а он регулирует обмен кальция и фосфора. С другой стороны, если содержание озона резко уменьшится, то ультрафиолетовые лучи станут основной причиной онкологических и кожных заболеваний.
Не забываем и про психологическое здоровье людей, не так просто, как кажется приспособиться к изменениям в среде обитания, к новому климату. Поэтому отслеживать и моделировать состояние озоновых дыр должны ученые во всех странах, их научные труды не должны быть разрозненными исследования, необходимо сотрудничество на всех уровнях. О совместном решении глобальных проблем должны помнить и правительства, населения отдельных государств: уменьшение антропогенного воздействия на озоновый слой зависит от каждого. Оцените статью: Поделитесь с друзьями!theecology.ru Что такое озоновая дыра и чем она опаснаВ последние годы ученые все с большей тревогой отмечают истощение озонового слоя атмосферы, который является защитным экраном от ультрафиолетового излучения. Опасность заключается в том, что ультрафиолетовое излучение губительно для живых организмов. Под действием ультрафиолетового излучения молекулы кислорода распадаются на свободные атомы, которые в свою очередь могут присоединяться к другим молекулам кислорода с образованием озона. Свободные атомы кислорода могут также реагировать с молекулами озона, образуя две молекулы кислорода. Таким образом, между кислородом и озоном устанавливается и поддерживается равновесие. Однако загрязнение типа фреонов катализируют (ускоряют) процесс разложения озона, нарушая равновесие между ним и кислородом в сторону уменьшения концентрации озона. Учитывая опасность, нависшую над планетой, международное сообщество сделало первый шаг к решению этой проблемы. Подписано международное соглашение, по которому производство фреонов в мире к 1999г. Должно сократиться примерно на 50%. ОзонОзон (О3) - агрессивный газ с сильным окислительным действием. В переводе с греческого ozon означает «пахнущий», так как он имеет острый резкий запах. Этот запах можно ощутить после грозы. Озон образуется в атмосфере при действии на кислород высоких энергий коротковолновых ультрафиолетовых лучей и электрических разрядов. Высокая энергия расщепляет кислород на отдельные атомы, которые связываются с молекулярным кислородом, образуя озон. Молекулы озона очень неустойчивы и легко разлагаются, поэтому эта реакция является обратимой. Экологическая роль озона двояка. Образуясь у поверхности Земли как компонент фотохимического смога, озон является чрезвычайно вредным, поскольку имеет сильные окислительные свойства и раздражает слизистую оболочку глаз и дыхательные пути. У поверхности Земли озон образуется при грозовых разрядах и в результате фотохимических реакций между окислами азота и летучими углеводородами, выделяющимися с выхлопными газами автомобилей. Кроме озона в результате этих реакций образуется еще целый ряд агрессивных веществ. Они также являются сильными окислителями, имеют раздражающее действие, некоторые из них канцерогенны. Совокупность этих веществ называют фотохимическим смогом. Образуясь в верхних слоях стратосферы, озон формирует озоновый слой, который защищает организмы Земли от действия коротковолновых ультрафиолетовых лучей. На реакции синтеза озона расходуется до 98% энергии коротковолновых ультрафиолетовых лучей Солнца, благодаря чему они не достигают поверхности Земли и не оказывают губительного действия на организм. За это озоновый слой называют «защитным экраном» Земли. Без него на поверхности Земли не могла бы существовать жизнь. Образование озонового слоя стало возможным, когда концентрация кислорода в атмосфере достигла 1% от современного уровня. Появление озонового слоя позволило жизни выйти на сушу, тогда как раньше жизнь могла существовать только в океане. Озоновый слой (озоносфера) охватывает весь земной шар и располагается на высотах от 10 до 50 км с максимальной концентрацией озона на высоте 20-25 км. Насыщенность атмосферы озоном постоянно меняется в любой части планеты, достигая максимума весной в приполярной области. Озоновый слой выполняет в атмосфере две важнейшие функции:
Нарушение озонового слояВ середине 1960-х гг. ученые пришли к выводу, что в атмосфере имеются факторы разрушающие озон. Такими факторами являются свободные радикалы из водяного пара и окислы азота, выделяемые в стратосферу с выхлопами сверхзвуковых самолетов и поступающие из нижних слоев тропосферы. В 1973г.американские химики Ф. Роуленд и М. Молина установили, что озон разрушают хлорфторуглеводороды, известные под названием «фреоны». За это открытие Ф. Роуленду и М. Молине в 1996г. была присуждена Нобелевская премия. В 1984г. группа американских ученых под руководством Д. Фармана опубликовала данные исследований, проведенных в Антарктиде. Они показали, что в течение весны 1983г.содержание озона над Антарктидой снизилось до 40%. По словам Д. Фармана, «небо над Антарктидой буквально пустело, и это было ужасно» (Роун Ш., 1993). Снижение концентрации озона над Антарктидой назвали «озоновой дырой». В настоящее время размеры «дыры» почти равны площади этого материка. Резкое снижение концентрации озона над Антарктидой объясняют несколькими причинами:
Главная причина снижения концентрации озона над Антарктидой образование над ней ледяных стратосферных облаков, на частицах которых активизируются процессы разрушения озона хлором. После открытия «озоновой дыры» над Антарктидой были проведены научные исследования по изучению влияния концентрация озона в атмосфере на биологические объекты. Было установлено, что при снижении концентрации озона на 1% степень проникновения в атмосферу ультрафиолетовых лучей возрастает на 1.5 – 2%. Это способствует повышению частоты возникновения рака кожи, катаракты, снижению иммунитета организмов и др. Ученые пришли к выводу о том, что повышенные дозы ультрафиолетового излучения снижают качество семян, устойчивость растений к засухе, заболеваниям, уменьшают продукцию антарктического фитопланктона и выживаемость мальков рыб, что может катастрофически повлиять на мировое рыболовство. При снижении содержания озона в атмосфере на 25% продукция фитопланктона могла бы уменьшиться на 35%. С тех пор результаты измерений подтверждают повсеместное уменьшение озонового слоя практически на всей планете. Так, например, в России за последние десять лет концентрация озонового слоя снизилась на 4-6% в зимнее время и на 3%-в летнее. В настоящее время истощение озонового слоя признано всеми как серьезная угроза глобальной экологической безопасности. Снижение концентрации озона ослабляет способность атмосферы защитить все живое на Земле от жестокого ультрафиолетового излучения (УФ – радиация). Живые организмы весьма уязвимы для ультрафиолетового излучения, ибо энергия даже одного фотона из этих лучей достаточно, чтобы разрушить химические связи в большинстве органических молекул. Не случайно поэтому в районах с пониженным содержанием озона многочисленны солнечные ожоги, наблюдается увеличение заболевания раком кожи и др. Так, например, по мнению ученых-экологов, к 2030году в России при сохранении нынешних темпов истощения озонового слоя заболевают раком кожи дополнительно 6 млн.человек. Кроме кожных заболеваний возможно развитие глазных болезней (катаракта и др.), подавление иммунной системы и т.д. Установлено также, что растения под влиянием сильного ультрафиолетового излучения постепенно теряют свою способность к фотосинтезу, а нарушение жизнедеятельности планктона приводит к разрыву трофических цепей биоты водных экосистем, и т.д. Наука еще до конца не установила, каковы же основные процессы, нарушающие озоновый слой. Предполагается как естественная, так и антропогенное происхождение «озоновых дыр». Последнее, по мнению большинства ученых, более вероятно и связано с повышенным содержанием хлорфторуглеродов (фреонов). Фреоны широко применяются в промышленном производстве и в быту (хладоагрегаты, растворители, распылители, аэрозольные упаковки и др.). Поднимаясь в атмосферу, фреоны разлагаются с выделением оксида хлора, губительно действующего на молекулы озона. По данным международной экологической организации «Гринпис», основными поставщиками хлорфторуглередов (фреонов) являются США - 30.85%, Япония – 12.42%, Великобритания – 8.62% и Россия – 8.0%. США пробили в озоновом слое «дыру» площадью 7млн.кв.км., Япония – 3млн.кв.км., что в 7 раз больше, чем площадь самой Японии. В последнее время в США и в ряде западных стран построены заводы по производству новых видов хладореагентов (гидрохлорфторуглеродов) с низким потенциалом разрушения озонового слоя. Оценив объемы производства хлорфторуглеродов и их поступления в атмосферу, ученые пришли к выводу, что это ведет к неизбежному разрушению озонового слоя. По вопросам снижения выбросов хлорфторуглеродов в атмосферу проведены международные совещания и подписаны ряд соглашений. В 1989г. на Международной конференции в Хельсинки 81 страной была достигнута договоренность о прекращении производства всех видов хлорфторуглеродов к 2000г. Согласно протоколу Монреальской конференции (1990г.), пересмотренному затем в Лондоне (1991г.) и в Копенгагене (1992г.), предусматривалось снижение выбросов хлорфторуглерода к 1998 г. на 50%. Согласно ст. 56 Закона Российской Федерации об охране окружающей природной среды, в соответствии с международными соглашениями, все организации и предприятия обязаны сократить и в последующем полностью прекратить производство и использование озоноразрушающих веществ. Закон предусматривает следующий комплекс мер по охране озонового слоя:
В 1993году в нашей стране создана Межведомственная комиссия, в задачу которой входит координация деятельности различных организаций по выполнению международных обязательств по охране озонового слоя и прекращению выпуска озоноразрушающих веществ к 2000году. Ведется также интенсивная разработка и внедрение мероприятий по резкому сокращению выбросов соединений серы, оксидов азота и других опаснейших загрязнителей атмосферного воздуха. Даже если протокол будет выполнен всеми странами, необходимо продолжать решать проблему защиты людей от УФ – радиации, поскольку многие из хлорфторуглеродов могут сохраняться в атмосфере сотни лет. В настоящее время озоновый слой истощается со скоростью 0.5 – 0.7% в год. Мерами по уменьшению разрушения озонового слоя являются:
Однако проблемой уменьшения озонового слоя не сводится только к разрушающему воздействию хлорфторуглеродов и галлонов. Как и все другие биосферные процессы, концентрация озона в атмосфере зависит от множества факторов, соотношения между всеми механизмами его образования и разрушения. В частности, на концентрацию озона влияют:
Ряд ученых продолжают настаивать на естественном происхождении «озоновой дыры». Причины ее возникновения они видят в естественной изменчивости озоносферы, циклической активности Солнца, другие связывают эти процессы с рифтогенезом и дегазацией Земли. www.microarticles.ru Проблема возникновения озоновых дырРазрушение озонового слоя опасно для биосферы, так как оно сопровождается значительным повышением доли ультрафиолетового излучения с длиной волны менее 290 нм, достигающего земной поверхности. Эти излучения губительны для растительности, особенно для зерновых культур, представляют собой источник канцерогенной опасности для человека, стимулируют рост глазных заболеваний. Основными веществами, разрушающими озоновый слой, являются соединения хлора, азота. По оценочным данным, одна молекула хлора может разрушить до 105 молекул озона, одна молекула оксидов азота – до 10 молекул. Источниками поступления соединений хлора и азота в озоновый слой могут быть: вулканические газы; технологии с применением фреонов; атомные взрывы; самолеты («Конкорд», военные), в выхлопных газах которых содержатся до 0,1 % общей массы газов соединения NО и NО2; ракеты, содержащие в выхлопных газах соединения азота и хлора. Состав выхлопных газов космических систем (т) на высоте О...50 км приведен ниже:
Значительное влияние на озоновый слой оказывают фреоны, продолжительность жизни которых достигает 100 лет. Источниками поступления фреонов являются: холодильники при нарушении герметичности контура переноса теплоты; технологии с использованием фреонов; бытовые баллончики для распыления различных веществ и т. п. По оценочным данным, техногенное разрушение озонового слоя к 2005г. достигло 0,4... 1 %; к 2008 г. ожидается 3 %, к 2050 г.– 10 %. Ядерная война может истощить озоновый слой на 20–70 %. Заметные негативные изменения в биосфере ожидаются при истощении озонового слоя на 8...10 % общего запаса озона в атмосфере, составляющего около 3 млрд. т. Заметим, что один запуск космической системы «Шаттл» сопровождается разрушением около 0,3 % озона, что составляет около 107 т озона. В результате антропогенного воздействия на атмосферу возможны следующие негативные последствия: – превышение ПДК многих токсичных веществ (СО, NO2, SO2, СnНm, бенз(а)пирена, свинца, бензола и др.) в городах и населенных пунктах; – образование смога при интенсивных выбросах NOx, Сn Нm; – выпадение кислотных дождей при интенсивных выбросах SOx, NOx; – появление парникового эффекта при повышенном содержании СО2, NOx, Оз, СН4, Н2 О и пыли в атмосфере, что способствует повышению средней температуры Земли; – разрушение озонового слоя при поступлении NOx и соединений хлора в него, что создает опасность УФ-облучения. Озоновый слой (озоносфера) охватывает весь земной шар и располагается на высотах от 10 до 50 км с максимальной концентрацией озона на высоте 20—25 км. Насыщенность атмосферы озоном постоянно меняется в любой части планеты, достигая максимума весной в приполярной области. Впервые истощение озонового слоя привлекло внимание широкой общественности в 1985 г., когда над Антарктидой было обнаружено пространство с пониженным (до 50%) содержанием озона, получившее название «озоновой дыры». С тех пор результаты измерений подтверждают повсеместное уменьшение озонового слоя практически на всей планете. Так, например, в России за последние десять лет концентрация озонового слоя снизилась на 4—6% в зимнее время и на 3% — в летнее. В настоящее время истощение озонового слоя признано всеми как серьезная угроза глобальной экологической безопасности. Снижение концентрации озона ослабляет способность атмосферы защищать все живое на Земле от жесткого ультрафиолетового излучения (УФ-радиация). Живые организмы весьма уязвимы для ультрафиолетового излучения, ибо энергии даже одного фотона из этих лучей достаточно, чтобы разрушить химические связи в большинстве органических молекул. Не случайно поэтому в районах с пониженным содержанием озона многочисленны солнечные ожоги, наблюдается увеличение заболевания людей раком кожи и др. Так, например, по мнению ряда ученых-экологов, к 2030 г. в России при сохранении нынешних темпов истощения озонового слоя заболеют раком кожи дополнительно 6 млн человек. Кроме кожных заболеваний возможно развитие глазных болезней (катаракта и др.), подавление иммунной системы и т. д. Установлено также, что растения под влиянием сильного ультрафиолетового излучения постепенно теряют свою способность к фотосинтезу, а нарушение жизнедеятельности планктона приводит к разрыву трофических цепей биоты водных экосистем, и т. д. Наука еще до конца не установила, каковы же основные процессы, нарушающие озоновый слой. Предполагается как естественное, так и антропогенное происхождение «озоновых дыр». Последнее, по мнению большинства ученых, более вероятно и связано с повышенным содержанием хлорфторуглеродов (фреонов). Фреоны широко применяются в промышленном производстве и в быту (хладоагрегаты, растворители, распылители, аэрозольные упаковки и др.). Поднимаясь в атмосферу, фреоны разлагаются с выделением оксида хлора, губительно действующего на молекулы озона. По данным международной экологической организации «Гринпис», основными поставщиками хлорфторуглеродов (фреонов) являются США— 30,85%, Япония— 12,42%, Великобритания — 8,62% и Россия — 8,0%. США пробили в озоновом слое «дыру» площадью 7 млн км2, Япония — 3 млн км2, что в семь раз больше, чем площадь самой Японии. В последнее время в США и в ряде западных стран построены заводы по производству новых видов хладореагентов (гидрохлорфторуглеродов) с низким потенциалом разрушения озонового слоя. Ряд ученых продолжают настаивать на естественном происхождении «озоновой дыры». Причины ее возникновения одни видят в естественной изменчивости озоносферы, циклической активности Солнца, другие связывают эти процессы с рифтогенезом и дегазацией Земли. biofile.ru Парниковый эффект озоновый слойВ результате антропогенного воздействия на атмосферу кроме образования аэрозольных облаков, смога и кислотных дождей происходит усиление парникового эффекта и нарушение озонового экрана. Парниковый эффектПод парниковым эффектом атмосферы по аналогии с увеличением температуры и влажности в замкнутом пространстве парника (теплицы или оранжереи) понимают разогрев приземного слоя воздуха, вызывающий изменение погодных условий и сопровождающийся потеплением климата. Парниковый эффект атмосферы обусловлен тепловым балансом земной поверхности и атмосферы. Как известно, тепловой режим приземных слоев атмосферы Земли определяется солнечным нагревом земной поверхности (инсоляцией), к которому добавляется поток внутренней теплоты, поступающей из земных недр. Величины этих двух потоков существенно различны. На долю инсоляции приходится около 99,5% от всей суммы теплоты, получаемой земной поверхностью, а остальное (0,5%) падает на долю внутренней теплоты. Мы уже отмечали, что коротковолновое солнечное излучение в значительной степени поглощается озоновым слоем, а солнечная теплота — атмосферной влагой, углекислотой и аэрозолями частично рассеивается в тропосфере и отражается обратно в космическое пространство. На поверхность Земли попадает около 44% солнечных лучей, главным образом в видимой и инфракрасной областях спектра. Именно за счет этих лучей нагревается земная поверхность. Часть длинноволнового земного излучения поглощается атмосферой, задерживая его поступление в космическое пространство, и возвращается обратно. Данный процесс и называется парниковым эффектом атмосферы. Благодаря действующему в течение практически всей истории Земли этому процессу приземная атмосфера нагревается и сохраняет теплоту, которая расходуется на создание благоприятных условий для жизнедеятельности организмов. Поглощение длинноволнового и инфракрасного излучений происходит за счет таких примесей в атмосферном воздухе, как углекислый газ, водяные пары, метан, оксиды азота и озона. Долгое время считалось, что главное воздействие оказывают только пары воды, но выяснилось, что действие оксидов азота, СO2, O3 и паров воды достаточно велико и каждый из них эффективен в различных областях спектра. Этот природный процесс, действующий со времени появления в атмосфере углекислоты, затем паров воды и озона, обусловил развитие органического мира и способствовал выходу животных и растений на земную поверхность. Техногенез привел к резкому возрастанию концентраций всех энергопоглощающих соединений и в первую очередь углекислоты. В настоящее время содержание СO2 в атмосфере составляет примерно 336 частей/млн. (около 25 лет назад его количество составляло 310—315 частей/млн.). В результате антропогенного выброса углекислоты в атмосферу вследствие сжигания минерального топлива происходит существенное повышение ее концентрации. Расчеты академика М. И. Будыко (1977, 1980, 1986) показывают, что в начале XXI в. в атмосферу должно поступить 400—450 частей/млн., что приведет к глобальному повышению температур на 1—1,5°С. Глобальное потепление климата и изменение погодных условий происходят в жизни одного поколения и приводят к довольно значительным изменениям природной среды. В том случае, если концентрация СO2 в атмосфере превысит 600—700 частей/млн., это вызовет катастрофические изменения климата и увеличение уровня Мирового океана в результате таяния ледниковых покровов в Гренландии и Антарктиде. Для того чтобы снизить поступление техногенной углекислоты в атмосферу, в декабре 1998 г. в г. Киото (Япония) ведущими промышленными странами было заключено соглашение о постепенном снижении потребления минерального топлива и сокращении выбросов в атмосферу углекислого газа. Техногенные выбросы оксидов азота, приводящие к усилению парникового эффекта атмосферы, также достаточно велики. Они приводят к обогащению тропосферного воздуха энергопоглощающим озоном. Нарушение озонового слоя и возникновение озоновых дырМолекула озона (O3) состоит из трех атомов кислорода. В атмосфере озон образуется в результате фотохимической диссоциации молекулярного кислорода под воздействием солнечной радиации с длиной волны не менее 240 нм. Максимальная концентрация озона сосредоточена в тропосфере на высотах 17-25 км, где существует так называемый озоновый слой. Его масса столь мала, что при нормальном приземном давлении весь атмосферный озон образовал бы слой толщиной всего 3 мм. Озоновый слой тоньше в экваториальных районах и толще в полярных. Он отличается значительной изменчивостью во времени и по территории вследствие колебаний солнечной радиации и циркуляции атмосферы. Несмотря на малую мощность и небольшое содержание в атмосфере, озоновый слой защищает организмы Земли от вредного и очень губительного воздействия ультрафиолетовой радиации Солнца. Озон поглощает ее жесткую часть (ЦУС) с длинами волн 100—280 нм (или 10-9 м) и большую часть менее энергоемкой, но также опасной UVB радиации с длинами волн 280 —315 нм. Менее активная часть спектра ультрафиолетовой радиации (более длинноволновая часть UVB и вся UVA с длинами волн 315—400 нм) озоном не абсорбируется и проникает в тропосферу. С воздействием жесткой ультрафиолетовой радиации связаны неизлечимые формы рака кожи, болезни глаз, нарушения иммунной системы людей, неблагоприятные и даже опасные для жизнедеятельности воздействия на планктонные организмы в Мировом океане, снижение урожайности зерновых культур и другие экологические последствия. Жизнь на земной поверхности стала возможной только после того, как в атмосфере Земли возник озоновый слой, когда сформировалась надежная защита. Произошло это около 400 млн. лет тому назад, и только после этого на суше возник растительный покров и стали обитать наземные организмы. До этого времени жизнь развивалась в морской среде и слой воды толщиной в несколько метров предохранял живые существа от воздействия ультрафиолетового излучения. Еще в начале 70-х годов XX в. состояние озонового слоя стало вызывать беспокойство ученых. В 1974 г. американские геохимики Ш. Роуланд и М. Молина пришли к выводу о том, что возрастающее производство и применение хлорфторуглеродов неизбежно приведут к прогрессирующей деградации озонового слоя. Это предупреждение о грядущем разрушении озонового слоя с серьезными последствиями для человечества было замечено научной общественностью и политиками. Однако переговоры о подготовке Международной конвенции по защите озонового слоя происходили весьма вяло. Конвенция была заключена в Вене в 1985 г. уже после появления первых сообщений о возникновении озоновых дыр и стала декларацией о необходимости международного сотрудничества в этой области. Озоновый слой, формирующийся в результате фотолиза молекулярного кислорода, под воздействием различных причин как природного, так и антропогенного характера действительно стал постепенно разрушаться. Впервые его частичная деградация была зафиксирована во время наблюдений с полярных станций в Антарктиде в 80-е годы. Первая озоновая дыра была обнаружена в атмосфере над Антарктидой английским исследователем Д. Фарманом в октябре — ноябре 1984 г. В ее пределах содержание озона оказалось на 40% ниже, чем в среднем над всем континентом. С тех пор число и размеры так называемых озоновых дыр увеличиваются. К тому же они были обнаружены не только в Южном, но и в северном полушарии. Обнаруженная над Антарктидой озоновая дыра стала тревожным сигналом общепланетарного неблагополучия и потребовала серьезного внимания всех стран мира. Вскоре после этого в 1988 г. был подписан Монреальский протокол к Конвенции по защите озонового слоя, предусматривающий постепенное сокращение производства и потребления хлорфторуглеродов. В разложении озона принимают участие кислородный, водородный, азотный и галоидный циклы химических преобразований (Г. А. Богдановский, 1994). В соответствии с кислородным циклом (цикл Чепмена) озон распадается на молекулярный и атомарный кислород:
O3 → O2 + О
На высотах 20—40 км в результате такого химического процесса теряется около 20% атмосферного озона. Более существенные потери приходятся на долю водородного цикла — до 60% озона на высотах 17—25 км. Потеря озона обусловливается его взаимодействием с радикалом (ОН). Образование гидроксила происходит при взаимодействии водорода, метана и воды с атомарным кислородом по следующей схеме:
2Н2O → 2OН + Н2 СН4 + О → ОН + СН3 Н2 → 2Н
Сам водородный цикл может быть записан следующим образом:
ОН + O3 → HO2 + O2 НO2 + O3 → ОН + 2O2 2O3 → 3O2
Подобные реакции имеют большие скорости и поэтому протекают весьма энергично, особенно на высотах 17—25 км. В начале 70-х годов XX в. для определения состояния озонового слоя в модельные расчеты исследователи ввели представления об азотном цикле, основанные на способности оксидов азота разрушать молекулу озона. Они раскрываются в следующих химических реакциях:
NO2 + О → NO + O2 NO + Oэ → NO2 + O2 NO2 + O3 → NO3 + O2 ИОз → NO + O2
Кроме того, установлено, что при сравнительно низких температурах озон способен реагировать с инертным азотом:
N2 + O3 N2O + O2
В 70-е годы XX в. был открыт галоидный цикл разложения озона:
Сl + O3 → СlO + O2 Сl + 2O → Сl + O2
Последнему циклу многие исследователи придают главенствующую роль в разрушении озонового экрана. Как показывают исследования последних лет, на состояние озонового экрана, возможно, сильно влияет азотный цикл. Однако до настоящего времени не изучена степень совместного влияния всех перечисленных четырех циклов на состояние озонового слоя. Вместе с тем установлено, что в последние десятилетия происходит глобальное сокращение содержания озона в стратосфере и тропосфере. Только с 60-х годов XX в. атмосфера Земли потеряла почти 15% озона. Выше мы отмечали, что в верхних частях тропосферы и в стратосфере происходит периодическое образование озоновых дыр. Они имеют локальное распространение, но их размеры составляют несколько сотен миллионов квадратных километров. Все озоновые дыры через сравнительно короткие отрезки времени постепенно исчезают, а уровень содержания озона в них вновь восстанавливается. Было выявлено уменьшение содержания озона над определенными территориями и в северном полушарии. Зимой 1991—1992 гг. падение уровня содержания озона было зафиксировано над Северной Европой. Наблюдательные пункты в районе Риги и Санкт-Петербурга установили падение уровня содержания озона на 40—45% ниже многолетней нормы. В 1993 г. появление озоновой дыры было выявлено и над территорией США и частично над Канадой. В 1995 г. резко усилившийся процесс разрушения озона был зарегистрирован и над территорией СНГ. Наиболее сильная потеря озона была отмечена в сентябре 1995 г. над северо-востоком России. Возникли значительные аномалии над озерами Байкал и Балхаш, над Прикаспийской низменностью, Полярным Уралом и Памиром. Надо подчеркнуть, что с тех пор значительные потери озона наблюдались над обширными территориями Арктики и над Британскими островами, Скандинавией, Северо-Западом и Северо-Востоком России. Биологические последствия возникновения озоновых дыр. Периодически возникающие озоновые дыры весьма негативно влияют на биоту. Это вызвано отрицательной ролью ультрафиолетового излучения. В жизнедеятельности организмов немаловажная роль принадлежит коротковолновой части солнечной радиации. Выявлены следующие особенности влияния ультрафиолетового излучения на живые организмы. 1. Облучение ДНК и клеточных мембран микроорганизмов приводит к потере способности ориентации, а это в конечном итоге способствует их гибели, что вызывает нарушение в пищевых цепях и представляет серьезную экологическую опасность для органического мира. 2. Под воздействием UVB-излучения нарушается рост растений суши, уменьшаются их число и размеры, подавляются реакции фотосинтеза. Поэтому даже небольшое снижение концентраций озона в атмосфере приводит к резкому сокращению урожайности. 3. Большая часть UVB-излучения поглощается водой, но данный процесс не беспределен. В фитопланктоне подавляется фотосинтез и снижается его продуктивность. В зоопланктоне особенно чувствительны к излучению молодые организмы, в которых появляются патологические изменения и происходит массовая гибель отдельных сообществ и целых популяций. 4. У крупных млекопитающих, в том числе и у человека, UVB-излучение в первую очередь поражает глаза, кожу и иммунную систему. У людей возникает конъюнктивит, развивается катаракта, усиливается морщинистость кожи (фотоэластоза), появляются ожоги кожи (эритема), рак кожи и меланомы. Исследования показывают, что при снижении уровня озона на 1—2% повышается уровень заболевания меланомой, а это, в свою очередь, приводит к росту смертности на 0,8—1,5%. В связи с крайне негативными последствиями проблема происхождения озоновых дыр и разработка методов противостояния сокращению стратосферного озона в настоящее время имеют не только научное, но и важнейшее практическое значение. Все гипотезы о происхождении озоновых дыр могут быть объединены в три группы: метеорологическую, техногенную и эндогенную. Метеорологическая группа гипотез связывает образование озоновых дыр с естественными процессами формирования озона. Сторонники этих гипотез считают, что образование и общее содержание озона в конкретном объеме атмосферы зависят от характера метеорологических процессов и перепадов температур, которые определяют не только направления воздушных потоков, но и скоростные параметры реакции кислородного, азотного и водородного циклов. Правильность этих гипотез подтверждают четко выраженные суточные и сезонные колебания общего содержания озона, связанные с вспышками или ослаблениями фотохимических реакций. Установлены определенные корреляции между содержанием озона и атмосферными процессами. На фронтах циклонов, во время штормов и тайфунов резко снижается концентрация озона. Как правило, сезоны и районы активного образования циклонов совпадают со временем минимальных значений содержания озона в тропической и субтропической областях. Планетарная озоновая дыра над Северной Атлантикой совпадает с местами рождения циклонов. Маршруты циклонических вихрей в Каспии и на Дальнем Востоке совпадают с озоновыми аномалиями. Образование озоновых дыр в полярных областях связывают с существованием крайне низких температур в стратосферном слое. Ведь низкие температуры увеличивают скорости реакций, разрушающих озон. Наблюдения показали, что снижение озона в стратосфере наступает по мере падения температуры, когда в пределах полярной воронки, охватывающей север Канады, Сибирь, Скандинавию и Европейскую Арктику, начинают образовываться переохлажденные ледяные облака. Именно в них разрушаются молекулы озона. В январе 1996 г. над Европейской Арктикой установились и долгое время держались крайне низкие температуры. В это время полярные стратосферные облака возникали по краям воронки, что вызвало разрушение озонового слоя на большой площади. Утонение озонового слоя наблюдалось над Скандинавией, северной частью Восточной Европы и даже над Великобританией. Техногенная группа гипотез основывается на роли в разрушении озонового слоя техногенных хлор- и фторсодержащих газов — фреонов, которые используют в холодильной промышленности и в качестве распыляющих веществ в аэрозольных упаковках. Фреоны представляют собой хлор составляющие соединения метана, этана и пропана с обязательным содержанием фтора (CFCl3, CF2Cl2, CF3Cl, СР4, С2Н4F2, С2Н2F4 и др.). Американские ученые М. Молина и Ш. Роуленд, открывшие хлорный цикл разложения озона, в 1974 г. высказали мнение, что активный хлор в составе фреонов может поступать в стратосферу, где в условиях низких температур в полярных широтах происходит их фотолиз:
СFС13 → СFСl2 + Сl СF2Сl2 → СF2Сl + Сl
Свободный хлор вызывает галоидный цикл разложения озона по следующим реакциям:
Сl + O3 → СlO + O2 СlO + O3 → СlO2 + O2
В 1987 г. это предположение было подтверждено прямыми замерами с борта американского самолета У-2, выполнявшего исследовательские рейсы в верхней тропосфере и в стратосфере от чилийского города Пунта-Аренас в глубь Антарктиды. Были выявлены значительные корреляции между содержанием озона и оксидами хлора в пределах озоновой дыры. Это открытие стало достоянием мировой общественности и побудило осуществить ряд мер по ограничению поступления техногенного фреона в стратосферу. В 1986 г. ООН в рамках программы по охране окружающей среды провела конференцию в Монреале. В принятом протоколе страны-участницы высказали озабоченность и приняли решение о резком снижении к 1989 г. производства фреонов. В числе других стран этот протокол подписали Россия, Украина и Белоруссия, которые обязались перепрофилировать свои предприятия на производство иных типов хладоносителей. Однако в данном направлении было мало что сделано. За свое открытие авторы техногенно-фреоновой гипотезы в 1995 г. были удостоены Нобелевской премии. Вместе с тем появляются сведения о том, что сокращение озона хотя и происходит по мере выбросов фреона в атмосферу, но фреоны не могут быть единственной причиной разрушения озонового слоя. Сомнения в правильности фреоновой гипотезы следующие. 1. Модельные расчеты, проводимые с 1985 г., показывают расхождение с фактическими данными о глобальном снижении озона. 2. Ряд исследований показывают возможность разложения фреонов при контакте с некоторыми видами почв, кварцевыми песками и кварцсодержащими породами. Этим самым подвергается сомнению базовое положение гипотезы о длительности пребывания в тропосфере фреонов и их инертности. 3. Озоновая дыра наиболее сильно выражена в Антарктиде, в то время как максимальное производство и потребление фреонов сосредоточены в умеренных широтах северного полушария. Сторонники фреоновой гипотезы считают, что вследствие своей подвижности фреоны переносятся в атмосфере в течение года и благодаря воздушным потокам интенсивно перемешиваются. 4. Сторонники фреоновой гипотезы не учитывают возможность поступления в атмосферу иных источников, кроме техногенных. Однако при исследовании пузырьков воздуха в антарктическом льде, имеющем возраст 1100—2600 лет, обнаружены фреоны, имеющие вулканическое происхождение. Исследования последних лет свидетельствуют о наличии повышенных концентраций фреонов над действующими вулканами Курильской гряды. Кроме вулканов источниками природного хлора являются лесные пожары. Образованный хлорный метил (СН3Сl) с восходящими потоками нагретого воздуха во время масштабных пожаров способен достигать верхней части тропосферы и входить в реакции с озоном. 5. Масштабные выбросы в атмосферу природного метана, особенно резко выросшие в процессе добычи и транспортировки нефти и природного газа, к которым добавляются потоки биогенного метана из болот, в тысячу раз превосходят потоки фреонов любой природы. В присутствии же метана реакция взаимодействия хлора с озоном прекращается. Следовательно, о галоидном цикле сокращения стратосферного озона как процессе планетарного масштаба говорить не приходится. Эндогенная гипотеза сокращения озонового слоя носит название гипотезы водородно-метановой продувки. В основе этой концепции лежит представление о взаимодействии эндогенных флюидов — водорода, метана и азота со стратосферным озоном. Гипотеза была высказана в 90-х годах XX в. В. Л. Сывороткиным. С точки зрения химии процесса разрушения озонового слоя гипотеза не оригинальна. В ее основе лежат представления о водородном и азотном циклах разрушения озона. Принципиально новым в гипотезе является представление об источнике поступления флюидов в атмосферу. Потоки эндогенных газов, выбрасываемые в атмосферу, вызваны процессами, протекающими в недрах Земли, — процессами дегазации внешнего ядра, насыщенного флюидами в обстановке высокого водородно-гелиевого давления на ранних этапах существования планеты. Однако данное положение основано на предположении о гидрадном составе земного ядра, которое противоречит принятой в настоящее время концепции о железном ядре. Существование газовых потоков водорода и азота с примесью гелия и углеводородов подтверждается данными, полученными при исследованиях газового состава глубоких скважин, составов газово-жидких включений в минералах интрузивных пород, в базальтовых лавах, фумаролах и гидротермах. Так, например, в Калифорнийском заливе и над Восточно-Тихоокеанским поднятием между 20 и 35° ю. ш. обнаружены мощные водородные струи. Гидротермы с газами водородного состава обнаружены в Центральном грабене Исландии, над рифтами Срединно-Атлантического хребта, в Красноморском рифте, в желобе Тонга и других местах Атлантического, Индийского и Тихого океанов. Эндогенные флюидные потоки зафиксированы в кимберлитовых трубках Удачная, Юбилейная, Мир. В некоторых из них дебит газовой струи достигает 1200 л/с. В ней на долю водорода приходится 50-60%, а метана — 40-50%. Главными каналами, через которые газы выходят на дневную поверхность, являются рифтовые области, максимально сближающиеся над Антарктидой. Предполагается, что атмосфера над Антарктидой подвергается максимальной продувке озоноразрушающими газами. По В. Л. Сывороткину, часть озоновых дыр возникает над базальтовыми щитовыми вулканами, для которых характерно образование лавовых озер, флюидная продувка которых приводит к появлению так называемых «волос Пеле». Этот редкий феномен был обнаружен на вулкане Килауэа на Гавайях и на вулкане Эре-бус в Антарктиде. Кроме того, подобные явления были обнаружены в Восточной Африке (вулкан Ньирагонго), возле Красного моря (вулкан Эрта-Але), на Азорских островах (вулкан Капельиниш). Важно, что над всеми перечисленными районами периодически появляются озоновые дыры. Согласно расчетным данным, общий объем эндогенных газов многократно превышает объем техногенных газов, способных разрушить стратосферный озон. Кроме того, эндогенные газы намного легче фреонов, которые тяжелее воздуха. Для того чтобы доставить фреоны в атмосферу, необходимы мощные потоки горячего воздуха. Вулканические извержения, как известно, способны выбрасывать свои продукты, в том числе газы, на десятки километров в атмосферу. Вместе с тем необходимо подчеркнуть, что процесс разрушения озонового слоя трудно объяснить действием только одного какого-то природного или техногенного процесса. Формирование и разрушение озонового слоя представляют собой многофакторный процесс, и, следовательно, попытка абсолютизации какого-то одного фактора в рамках изложенных гипотез явно обречена на неудачу. www.polnaja-jenciklopedija.ru |
Цельнозерновые злаковые
Цельнозерновые злаковые – это «медленные» углеводы. Тут и хлеб, и макаронные изделия, хотя бы на 50% состоящие из цельнозерновой муки, и нешлифованный коричневый рис.
Жиры
Только полезные жиры! Оливковое, рапсовое, подсолнечное и другие растительные масла подойдут для салата.
Фрукты
Употребляйте достаточно фруктов – всех цветов и размеров. Они обеспечивают вас витаминами и микроэлементами и отлично заменят десерт. |
